(57)【要約】【課題】  高い機械的強度を有すると共に、発熱体への端子またはリード線の接続精度が高く良好な導電性を有する他、ヒータ内部への防水性にも優れた特性を示す面状ヒータを提供すること。【解決手段】  並列して配設された複数の薄板状ステンレス発熱体と、これらの発熱体のいずれか少なくとも一方の面に重畳された絶縁性基材とからなる面状ヒータにおいて、前記発熱体の、一方の端部には電力導入端子が固着され、他方の端部には隣接する他の発熱体との間をつなぐための、ろう材と端子片とを重ね合わさせてなる接続部を形成したこと。【選択図】      図１
0003127850.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
並列して配設された複数の薄板状ステンレス発熱体と、これらの発熱体のいずれか少なくとも一方の面に重畳された絶縁性基材とからなる面状ヒータにおいて、前記発熱体の、一方の端部には電力導入端子が固着され、他方の端部には隣接する他の発熱体との間をつなぐための、ろう材と端子片とを重ね合わさせてなる接続部を形成したことを特徴とする面状ヒータ。
【請求項２】
前記絶縁性基材は、絶縁性合成樹脂製シートまたはそれらの積層材、あるいは加硫ゴム製シートからなるものであって、いずれか少なくとも一方の面に、発熱体が接着または加圧加硫によって配設されたものであることを特徴とする請求項１に記載の面状ヒータ。
【請求項３】
前記電力導入端子および前記接続構造は、絶縁性合成樹脂によって被覆された水密構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の面状ヒータ。
【請求項４】
前記水密構造は、液体合成樹脂充填用の空間を有する型を用いて部分的に被覆することによって形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の面状ヒータ。
【請求項５】
前記電力導入端子は、発熱体端部に導電性のろう材を介して固着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の面状ヒータ。
【請求項６】
前記接続部の構造は、発熱体の端部と端子片とが、導電性のろう材を介して重合一体化していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状ヒータ。
【請求項７】
前記電力導入端子または端子片と、発熱体とは、摩擦接合によって接合されていることを特徴とする請求項５または６に記載の面状ヒータ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、屋根融雪や屋内外に敷設される各種の融雪マット、床暖房用ヒータ等に用いられる面状ヒータに関し、とくに施工が簡単で、機械的強度、導電性および耐久性等に優れる、ステンレス薄板を発熱体とする面状ヒータについて提案するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な面状ヒータとしては、蛇行させたニクロム線やカーボン粉末を非導電性の合成樹脂などで被覆し、板状に成形したものや、ＰＴＣ発熱体を用いたものがある。しかしながら、ニクロム線を用いた前記ヒータは、発熱面の面積に対して消費電力が大きく発熱にムラがあり、さらにそのニクロム線が次第に劣化するという問題があり、またカーボンを用いた前記ヒータは、温度分布が不均一になりやすく機械的強度が低いという問題があり、さらにＰＴＣ発熱体を用いた前記ヒータでは、柔軟性に乏しく電力導線との接続において接触抵抗の低減や機械的強度の確保が難しいといったような問題があった。
【０００３】
そのため、現在では、前記問題点を解決できる発熱体として、ステンレス薄板を用いた面状ヒータが注目されている。このステンレス薄板を用いたヒータは、面内での熱分布が均一で、投入電力に対して発熱効率が高く、しかも、原材料費が安価で昇温速度が速く、重量が軽くて、耐久性、耐侯性に優れ、経年劣化が少ない上、展性や延性に富むなどといった様々な長所がある。
【０００４】
しかしながら、このステンレス薄板を用いたヒータは、板厚を数十ミクロンという厚さまで薄くしたものであり、これにリード線や端子を接続するために溶接やハンダ付けを行うと、機械的強度や導電性が劣化しやすいという課題があった。
【０００５】
また、こうした面状ヒータを融雪マットなどとして利用するためには、ヒータ内部への浸水を防ぐため水密構造を付加することが必要であるところ、特許文献１に記載の絶縁フィルムのラミネートによる絶縁構造では、残留空気の膨張によって被覆材が破損したり、ヒーターパターンの端部やリード線導入部の被覆が不十分になる。その結果、この面状ヒータ内部に水が浸入し、導電部の短絡を招いて発熱体として機能しなくなるというおそれがあった。
【特許文献１】特開２０００−１８２７５２号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本考案は、ステンレス薄板を発熱体とする前記面状ヒータについて、このヒータが抱える上述した問題点を解決することを目的として開発したものであり、とくに高い機械的強度を有すると共に、発熱体への端子またはリード線の接続精度が高く良好な導電性を有する他、ヒータ内部への防水性にも優れた特性を示す面状ヒータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案は、上記目的の実現に向けて鋭意研究し、検討を重ねた結果開発したものであって、その要旨構成とするところは、並列して配設された複数の薄板状ステンレス発熱体と、これらの発熱体のいずれか少なくとも一方の面に重畳された絶縁性基材とからなる面状ヒータにおいて、前記発熱体の、一方の端部には電力導入端子が固着され、他方の端部には隣接する他の発熱体との間をつなぐための、ろう材と端子片とを重ね合わさせてなる接続部を形成したことを特徴とする面状ヒータにある。
【０００８】
また、本考案においては、前記絶縁性基材は、絶縁性合成樹脂製シートまたはそれらの積層材、あるいは加硫ゴム製シートからなるものであって、いずれか少なくとも一方の面に、発熱体が接着または加圧加硫によって配設されたものであること、前記電力導入端子および前記接続構造は、絶縁性合成樹脂によって被覆された水密構造を有すること、前記水密構造は、液体合成樹脂充填用の空間を有する型を用いて部分的に被覆することによって形成されたものであること、前記電力導入端子は、発熱体端部に導電性のろう材を介して固着されていること、前記接続部の構造は、発熱体の端部と端子片とが、導電性のろう材を介して重合一体化していること、および前記電力導入端子または端子片と、発熱体とは、摩擦接合によって接合されていることが好ましい。
【考案の効果】
【０００９】
以上、説明した構成を有する本考案では、ステンレス薄板からなる発熱体と、電力導入端子を接続するにあたり、両者の間に導電性のろう材、例えば、アルミニウムなどの導体を挟み込み、熱や衝撃等を伴わない超音波摩擦接合などの方法によって、この両者を接合することで、接続箇所の十分な機械的強度と導電性とを同時に付与することができる。また、本考案によれば、隙間の生じやすいリード線導入部などの端部に、液体合成樹脂充填用の空間を有する型を用いて部分的に被覆したことにより、ヒータ内部への浸水を効果的に防ぐことができ、ひいては面状ヒータとしての安全性を高めるとともに、耐久性をも向上させることができる。
【００１０】
また、本考案によれば、発熱体として使用するステンレス薄板が、厚み数十ミクロンほどであるため、面状ヒータとしての厚さおよび重量を抑えることができ、製品を丸めて移動したり保管したりするのに好都合な製品を提供することができる。従って、屋根などへの融雪機器の施工が容易になると共に、融雪マットなど一般家庭向けの商品としても期待できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本考案に係る面状ヒータ１を示す平面図であり、このヒータ１は、その主要部の構成が長手方向に沿って並列する２本の帯状ステンレス薄板からなる発熱体２、３の表裏両側に絶縁性基材４、４’および被覆材層１４、１５を重ね合わせたものからなる。そして、前記発熱体２、３の長手方向の一端部２ａ、３ａには、リード線１３を導入するための電力導入端子５が固着されており、その他方の端部２ｂ、３ｂには、隣接する発熱体２、３同士を導電接続するための接続部６が形成され、全体としてコの字状のヒーターパターン７を形造っている。なお、この接続部６は、図２に示すように、発熱体２、３の端部２ｂ、３ｂと端子片８とが、アルミニウムなどの導電性のろう材９を介して重ね合わされ一体化した構造となっている。
【００１２】
次に、本考案の面状ヒータ１の作製方法について説明する。上述したとおり、面状ヒータ１の作製に当たっては、まず発熱体２、３どうしを前記接続部６を解して接続してなるヒーターパターン７とを準備し、次いで、このヒーターパターン７の表裏いずれか少なくとも一方の面に絶縁性基材４、４’を重ね合わせて接着する。即ち、ヒーターパターン７は、図３に示すように、その表裏いずれかの面、または両面に絶縁性基材４、４’で被覆する。この被覆の方法としては、並列にならべられた２本の帯状発熱体２、３を、接着剤が塗布された絶縁性合成樹脂製シート１０、１１で挟み付けて積層しながら、ローラーを介して圧着して貼り合わせる方法、または絶縁性を有する未加硫のゴム製シートによって発熱体２、３を挟み付けて積層し、その後、加圧加硫することによって被覆する方法などを用いることができる。それは、これらの方法によると、ラミネートによる従来の被覆技術と異なり、加熱する必要がないため、被覆材の残留空気が加熱時に膨張して被覆が破損することのおそれがないためである。
【００１３】
なお、前記絶縁性合成樹脂製シート１０、１１としては、シリコンゴムシート、エチレンプロピレンシート、塩化ビニルシートまたはこれらの積層材を用いることが好ましい。
【００１４】
次に、絶縁性基材４、４’で被覆処理した発熱体２、３は、この発熱体長さ方向に適宜の長さに切断する。そして、発熱体２、３の長さ方向の両端部の被覆層を剥離し、一方の端部２ａ、３ａには、図４に示すように、電力導入端子５を摩擦接合等のための接合工具１６等を用い、かつアルミニウムなどのろう材９を介在させて固着させる。そして、他方の端部２ｂ、３ｂには、隣接する発熱体２、３を導電接続するため、発熱体２，３の両者に端子片８を掛け渡し、アルミニウムなどのろう材を介在させて固着し、接続部６を形成する。これによって、主に発熱体２、３および接続部６からなるコの字状のヒーターパターン７が形成することができる。なお、電力導入端子５には、カシメやハンダ付けなどの方法によりリード線１３を接続することが有効である。
【００１５】
発熱体２、３と電力導入端子５や、接続部６との固着を堅固にするため、前記ろう材９としては、発熱体２、３と電力導電端子５、および接続部６との接合が容易な性質をもつ材料を用いることが望ましく、アルミニウムの他、ニッケル、亜鉛、銅−ニッケル−亜鉛合金（白銅）なども用いることができる。また、電力導入端子５および端子片８としては、銅の他、アルミニウムなどが好適に使用される。
【００１６】
また、前記接続部６は、端子片８を使わず、前記ろう材９を介して発熱体２、３を直接、導電接続するようにしてもよい。この場合、接続部６の構造は、図５に示すように、発熱体２、３端部に、それらと直交するように帯状のろう材９を配設し、摩擦接合などの方法によって、発熱体２、３とろう材９とを接合した後、該ろう材９の余分な部分を、カッターなどのによって切断、除去することにより形成する。
ろう材９のみで導電接続する場合に、この接合方法を用いる理由は、重ね合わせる導体の種類を減らし、作業性を向上させるためである。
【００１７】
なお、発熱体２、３と電力導入端子５または端子片８との接合方法としては、摩擦接合を用いることが好ましいが、その理由は、接合時の衝撃が少なく、熱の発生が少ないため、接合時に電力導入端子５および端子片８が破損したり、絶縁性基材４中の残留空気の膨張による被覆の破損のおそれがなく、接続箇所の十分な機械的強度と導電性を得ることができるからである。
【００１８】
なお、前記発熱体２、３への絶縁性基材４、４’の被覆工程において、発熱体２、３全体を被覆せず、電力導入端子５および端子片８の固着位置となる両端部を除いて被覆したり、剥離フィルムを両端部にあらかじめ挟んでおくなどして、被覆の除去がしやすいようにしておいてもよい。
【００１９】
なお、上述したとおり、発熱体２、３の両端部は、電力導入端子５および接続部６を形成するために、絶縁性基材４、４’による被覆が剥離することとしているため、そのままでは、両端部からヒータ内部へ水が浸入してしまい、導電部が短絡してしまうおそれがある。そこで、本考案では、樹脂充填用の型１２を用い、発熱体２、３の両端部に液体合成樹脂からなる被覆層を形成して水密構造とすることにした。その方法は、図６に示すように発熱体２、３の両端部を、空間を有する樹脂充填用型１２で上下から覆って堅固に固定し、その型１２上の充填口１２ａから液状の合成樹脂を充填し、該合成樹脂の硬化後に抜型をすることにより、発熱体２、３の両端部にそれぞれ被覆材層１４、１５を部分的に形成することによる。
【００２０】
なお、前記充填用の合成樹脂液としては、十分な絶縁性と硬化後の柔軟性を有し、発熱体２、３、電力導入端子５、端子片８、絶縁性基材４、リード線との接着性のよいもの、および型１２への充填後の液漏れを抑えられるよう、硬化前の状態においてある程度の粘度を有するものであることが好ましい。たとえば、シリコンゴム封止材や、エチレンプロピレンゴム、クロロピレンゴムなどの２成分室温硬化型自己接着性液状タイプのものが適合する。
【００２１】
発熱体２、３両端部を水密構造とする方法としては、樹脂充填用型１２を使用する上記の方法の他、接着剤等を用いて表裏から絶縁シートを貼り合わせる方法や、両端部を未加硫ゴムシートで覆った後、加圧加硫等する方法などを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本考案に係る面状ヒータは、屋根融雪装置や融雪マット、床暖房用ヒータのほか、熱供給施設およびその付属装置などの分野での利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本考案に係る面状ヒータを示す平面図である。
【図２】接続構造部の断面図である。
【図３】発熱体と絶縁性シートとの貼り付け方法を示す図である。
【図４】電力導入端子と発熱体端部との固着方法を示す図である。
【図５】接続構造の一の形成方法を示す図である。
【図６】発熱体端部の型を用いた被覆方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    面状ヒータ
２、３    発熱体
２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ    発熱体端部
４    絶縁性基材
５    電力導入端子
６    接続部
７    ヒーターパターン
８    端子片
９    導電性ろう材
１０、１１  絶縁性シート
１２  樹脂充填用型
１２ａ  充填口
１３  リード線
１４、１５  被覆材層
１６  接合工具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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